集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示:
第四部分:横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
一、横向自振周期的计算:
横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。
按式Ge=Gn+1(1+3×h1/2/H)将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层,即:
Ge=543.1608×[1+3×3.6/(3.6×5+4.7)] =650.8153(KN)
基本自振周期T1(s)可按下式计算:
T1=1.7ψT (uT)
1/2
注:uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结
构顶点位移。
ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,取0.6。 uT按以下公式计算:
VGi=∑Gk
(△u)i= VGi/∑D ij
uT=∑(△u)k
注:∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。
第 21 页 共 82 页
(△u)i为第i层的层间侧移。 (△u)k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。
结构顶点的假想侧移计算过程见下表,其中第六层的Gi为G6和Ge之和。
结构顶点的假想侧移计算
层次 6 5 4 3 2 1
T1=1.7ψT (uT)1/2 =1.7×0.6×(0.265989)1/2
=0.526(s)
二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算:
本结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用,即:
1、结构等效总重力荷载代表值Geq Geq=0.85∑Gi
=0.85×(9618.5836+9910.1918+9927.3386×3+9753.4748+543.1608) =50666.3128(KN)
2、计算水平地震影响系数а
1
Gi(KN) 10404.2901 9927.3386 9927.3386 9927.3386 9910.1918 9618.5836 VGi(KN) 10404.2901 20331.6287 30258.9673 40186.3059 50096.4977 59715.0813 ∑D i(N/mm) △ui(mm) 762600 762600 762600 762600 729530 923810 13.641 26.661 39.679 52.696 68.670 64.640 ui(mm) 265.989 252.685 225.685 186.006 133.31 64.64 查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.30s。 查表得设防烈度为8度的аа1=(Tg/T1)0.9а
max
max
=0.16
第 22 页 共 82 页
=(0.3/0.526)0.9×0.16 =0.0965
3、结构总的水平地震作用标准值FEk
FEk=а1Geq
=0.0965×50666.3128 =4890.5658(KN)
因1.4Tg=1.4×0.3=0.42s δn=0.08T1+0.07=0.08×0.526+0.07=0.1121 △F6=0.1121×4890.5658=548.2324KN 各质点横向水平地震作用按下式计算: Fi=GiHiFEk(1-δn)/(∑GkHk) =4342.333(KN) 地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=∑Fk(i=1,2,?n) 计算过程如下表: 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 Hi(m) 26.3 22.7 19.1 15.5 11.9 8.3 4.7 Gi(KN) 543.1608 9753.4748 9927.3386 9927.3386 9927.3386 9910.1918 9618.5836 GiHi(KN·m) GiHi/∑GjHj Fi(KN) 13959.23 221403.88 189612.17 153873.75 118135.33 82254.59 45207.34 824446.29 第 23 页 共 82 页 Vi(KN) 73.820 1241.908 2240.645 3052.662 3673.615 4107.848 4346.676 6 5 4 3 2 1 ∑ 0.017 0.269 0.230 0.187 0.143 0.100 0.055 73.820 1168.088 998.737 812.016 620.954 434.233 238.828 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图: (具体数值见上表) 三、多遇水平地震作用下的位移验算: 水平地震作用下框架结构的层间位移(△u)i和顶点位移u i分别按下列公式计算: (△u)i = Vi/∑D ij u i=∑(△u)k 各层的层间弹性位移角θe=(△u)i/hi,根据《抗震规范》,考虑砖填充墙抗侧力作用的框架,层间弹性位移角限值[θe]<1/550。 计算过程如下表: 横向水平地震作用下的位移验算 层次 6 5 4 3 2 1 由此可见,最大层间弹性位移角发生在第二层,1/639<1/550,满足规范要求。 第 24 页 共 82 页 Vi (KN) 1241.908 2240.645 3052.662 3673.615 4107.848 4346.676 ∑D i(N/mm) 762600 762600 762600 762600 729530 923810 (△u)i (mm) 1.629 2.938 4.003 4.817 5.631 4.705 ui (mm) 23.723 22.094 19.156 15.153 10.336 4.705 hi (mm) 3600 3600 3600 3600 3600 4700 θe=(△u)/hi i 1/2210 1/1225 1/899 1/747 1/639 1/999 四、水平地震作用下框架内力计算: 1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算: Vij=DijV i /∑Dij M bij =Vij*yh M uij=Vij(1-y)h y=yn+y1+y2+y3 注:yn框架柱的标准反弯点高度比。 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。 底层柱需考虑修正值y2,第二层柱需考虑修正值y1和y3,其它柱均无修正。 下面以②③⑦⑧轴线横向框架内力的计算为例: 各层柱端弯矩及剪力计算(边柱) 边 柱 ∑D ij层次 hi(m) Vi(KN) (N/mm) Di1 Vi1 k y M bi1 M ui1(N/mm) (KN) 6 5 4 3 2 1 3.6 1241.908 762600 3.6 2240.645 762600 3.6 3052.662 762600 3.6 3673.615 762600 3.6 4107.848 729530 4.7 4346.676 923810 例:第六层边柱的计算: Vi1=17681×1241.908/762600=28.794(KN) y=y n=0.18(m) (无修正) M bi1=28.794×0.18×3.6=18.66(KN*m) M ui1=28.794×(1-0.18)×3.6=85.00(KN*m) 第 25 页 共 82 页 (m) (KN·m) (KN·m) 18.66 61.72 101.92 137.98 197.12 405.39 85.00 125.30 152.88 168.64 161.28 149.94 17681 17681 17681 17681 17681 28.794 0.363 0.18 51.950 0.363 0.33 70.776 0.363 0.40 85.173 0.363 0.45 99.558 0.363 0.55 25112 118.156 0.352 0.73